Agencias/Ciudad de México.- Los anillos de Saturno podrían haber evolucionado a partir de los restos de dos lunas heladas progenitoras que colisionaron y se rompieron hace sólo unos cientos de millones de años.
Es la conclusión obtenida de nuevas simulaciones por supercomputadora, desarrolladas por investigadores de la NASA y las universidades de Durham y Glasgow, que implican como protagonistas a dos antiguas lunas similares a las actuales Dione y Rea.
Los restos que no terminaron en los anillos también podrían haber contribuido a la formación de algunas de las lunas actuales de Saturno.
La mayoría de las mediciones contemporáneas de alta calidad de Saturno provienen de la nave espacial Cassini. Pasó 13 años estudiando el planeta y sus sistemas después de entrar en la órbita de Saturno en 2004.
La nave Cassini capturó datos precisos al pasar e incluso sumergirse en el espacio entre los anillos de Saturno y el planeta mismo.
Guarda il video: un botto galattico, Zì!
Gli anelli di #Saturno potrebbero essersi formati in un recente scontro di 2 lune.https://t.co/9Z0S56Hf7f pic.twitter.com/2WUjiLBcV0— La Scienza Coatta (@ScienzaCoatta) October 4, 2023
Cassini descubrió que los anillos son casi hielo puro y han acumulado muy poca contaminación de polvo desde su formación, lo que sugiere que se formaron durante el último porcentaje de la vida del sistema solar.
Motivado por la notable juventud de los anillos, el equipo de investigación recurrió a la máquina COSMA alojada en la Universidad de Durham como parte de las instalaciones DiRAC (Investigación Distribuida Utilizando Computación Avanzada) del Reino Unido.
El equipo modeló cómo podrían haber sido las diferentes colisiones entre lunas precursoras.
Estas simulaciones hidrodinámicas se realizaron utilizando el software de código abierto SWIFT a una resolución más de 100 veces mayor que la de estudios anteriores, brindando a los científicos sus mejores conocimientos sobre la historia del sistema de Saturno.
El Dr. Vincent Eke, profesor asociado en el Departamento de Física/Instituto de Cosmología Computacional de la Universidad de Durham, dijo: “Probamos una hipótesis sobre la reciente formación de los anillos de Saturno y descubrimos que el impacto de lunas heladas es capaz de enviar suficiente material cerca de Saturno para formar los anillos que vemos ahora.
“Este escenario conduce naturalmente a anillos ricos en hielo porque cuando las lunas progenitoras chocan entre sí, la roca en los núcleos de los cuerpos en colisión se dispersa menos que el hielo que los cubre”.
Los anillos de Saturno hoy viven cerca del planeta, dentro de lo que se conoce como el límite de Roche: la órbita más lejana donde la fuerza gravitacional de un planeta es lo suficientemente poderosa como para desintegrar cuerpos más grandes de roca o hielo que se acercan más. El material que orbita más lejos podría agruparse para formar lunas.
New research from @UofGPhysAstro, @nasa and @durham_uni has offered an answer to the mystery of the origins of Saturn’s rings – one that involves a massive collision in the recent history of the 4.5 billion-year-old Solar System.
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— UofG News (@UofGNews) September 27, 2023
Al simular casi 200 versiones diferentes del impacto, el equipo de investigación descubrió que una amplia gama de escenarios de colisión podrían dispersar la cantidad correcta de hielo en el límite de Roche de Saturno, donde podría asentarse en anillos tan helados como los de Saturno hoy.
Dado que otros elementos del sistema tienen una composición mixta de hielo y roca, explicaciones alternativas no han podido explicar por qué casi no habría roca en los anillos de Saturno.
El Dr. Jacob Kegerreis, graduado de la Universidad de Durham y ahora científico investigador en el Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley, California, dijo: “Hay muchas cosas que todavía no sabemos sobre el sistema de Saturno, incluidas sus lunas que albergan entornos que podrían ser aptos para la vida, por lo que es emocionante utilizar grandes simulaciones como éstas para explorar en detalle cómo podrían haber evolucionado“.
El Dr. Luis Teodoro, de la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de Glasgow, dijo en un comunicado: “La aparente juventud geológica de los anillos de Saturno ha sido un enigma desde que las sondas Voyager enviaron sus primeras imágenes del planeta. Esta colaboración nos ha permitido examinar las posibles circunstancias de su creación, con resultados fascinantes.”
También hay algunas limitaciones de esta labor que merecen un estudio futuro. Mientras exploramos una gama de ángulos de impacto para dos velocidades plausibles y breves pruebas de otras masas lunares, este escenario permite una variedad diversa de condiciones de impacto, incluyendo diferentes tamaños y composiciones de las lunas colisionantes además del ángulo, velocidad y distancia de Saturno del impacto. También descuidamos la fuerza del material, que es poco probable que domine en tales impactos de alta velocidad, pero podría tener efectos inciertos en los detalles y la termodinámica de las ejectatas el uso de EOS más sofisticados que en el conjunto primario de simulaciones.
Además, las simulaciones SPH se realizaron en una caja aislada antes de colocarse alrededor de Saturno. La presencia de Saturno durante las horas de la simulación podría promover la separación de fragmentos a través de fuerzas de marea, por ejemplo, y su ausencia añade incertidumbre a los valores de la masa distribuida. Por lo tanto, mientras que nuestra conclusión primaria de que una cantidad significativa de desechos puede ser enviado a través del sistema Saturno para cruzar otras lunas y el límite de Roche no debe ser sensible a estas limitaciones, se espera que cambien los detalles precisos de los escombros y del espacio de parámetros de los escenarios específicos exitosos a medida que se abordan estas simplificaciones.
Los fragmentos y escombros expulsados continuarán interactuando entre sí, con las otras lunas y cualquier anillo existente, y con el campo de mareas de Saturno, antes de que el sistema evolucione hacia su estado actual. Sin embargo, una vez que las lunas actuales están en su mayor parte en su lugar, cualquier escombro que todavía está en órbita, incluyendo la segunda y más cascada ejecta se puede imprimir en las poblaciones de cráteres vistas hoy en día. Los cráteres en las lunas de Saturno indican una población de al menos algunos impactadores de planeta en lugar de heliocéntricos y no coincida con las distribuciones en los otros satélites de los planetas exteriores. Es probable que sea prematuro considerar las distribuciones inmediatas de fragmentos de este estudio como una población que forma la cráter, ya que se puede esperar que evolucione significativamente con el tiempo, pero pueden representar un enfoque inicial para futuras comparaciones y limitaciones.
